Балахонцев Е.В. Верес А.А. Теплотехника

3.52 Смесь, состоящая из СО₂ и СО, задана массовыми долями (g_СО2 и g_CO). Имея начальные параметры – давление р₁=0,5 МПа и температуру t₁=27 ºС, смесь расширяется при постоянном давлении до объема V₂=ρV₁.

Определить газовую постоянную смеси, ее начальный объем V₁, параметры смеси в состоянии 2, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоту и работу расширения в процессе 1-2, если масса смеси m.

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант	g_СО2	g_СО	m, кг	ρ=V₂/V₁
21	0,2	0,8	4	4,5

Указание. Теплоемкости газов CO₂ и CO принять зависящими от температуры. Их численные значения выбрать из приложения 2.

14.27 Водяной пар, имея начальные параметры р₁=5 МПа и х₁=0,9 нагревается при постоянном давлении до температуры t₂, затем дросселируется до давления р₄=5 кПа. Определить, используя is — диаграмму водяного пара: количество теплоты, подведенной к пару в процессе 1-2; изменение внутренней энергии, а также конечную температуру t₃ в процессе дросселирования 2-3; конечные параметры и скорость на выходе из сопла Лаваля, а также расход пара в процессе изоэнтропного истечения 3-4, если известна площадь минимального сечения сопла f_мин.

Все процессы показать в is — диаграмме. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл.2.

Таблица 2 – Исходные данные

Вариант	t₂, ºС	р₃, МПа	f_мин, см²
14	420	1,3	20

Ответить на вопрос: как влияет на конечную степень сухости (х₄) температура t₂ при p₃=const.

h-s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче

Варианты задачи: 21, 53, 87.

17.23 Для теоретического цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении определить параметры рабочего тела (воздуха) в характерных точках цикла, подведенную и отведенную теплоту, работу и термический КПД цикла, если начальное давление р₁=0,1 МПа, начальная температура t₁=27 ºC, степень повышения давления в компрессоре π, температура газа перед турбиной t₃. Определить теоретическую мощность ГТУ при заданном секундном расходе воздуха G. Дать схему и цикл установки в pυ- и Ts-диаграммах. Данные для решения выбрать из таблицы 3.

Указание. Теплоемкость воздуха принять не зависящей от температуры и равной с_р=1 кДж/(кг·К),k=c_p/c_υ=1,4 .

Ответить на вопрос: как влияет температура t₃ на мощность ГТУ при выбранной степени повышения давления π?

Таблица 3 – Исходные данные

Вариант	π=p₂/p₁	t₃, ºC	G, кг/c
21	6,5	750	30

19.52 (Вариант 21) Для лабораторных экспериментов необходимо иметь G килограммов в секунду воздуха при параметрах р_к и t_k=t₁, где t₁ — температура окружающей среды.

Рассчитать многоступенчатый поршневой компрессор (без учета трения и вредного пространства), т.е. определить: количество ступеней компрессора, степень повышения давления в каждой ступени, количество теплоты, отведенной от воздуха в цилиндрах компрессора, в промежуточном и конечном холодильниках (при охлаждении до t₁) и мощность привода, если давление воздуха на входе в первую ступень компрессора р₁=0,1 МПа и температура t₁=27 ºC. Допустимое повышение температуры воздуха в каждой ступени Δt, показатель политропы сжатия n, конечное давление р_к и расход воздуха G выбрать из табл.4.

Таблица 4 – Исходные данные

Δt, ºС	р_к, МПа	n	G, кг/c
170	16	1,25	0,4

Указание. При расчете по допустимым Δt, как правило, получается число ступеней, не равное целому числу (например, 1,3; 2,6; 3,5), поэтому нужно принимать целое число (например, 2, 3, 4) и для Δt, соответствующего целому числу ступеней, проводить все расчеты.

Ответить на вопрос: во сколько раз увеличится работа привода компрессора, если в вашем варианте задачи сжатии производить в одноступенчатом компрессоре при выбранном показателе политропы n?

Варианты задачи: 14.

21.72 Пар фреона-12 при температуре t₁ поступает в компрессор, где адиабатно сжимается до давления, при котором его температура становится равной t₂, а сухость пара x₂=1. Из компрессора фреон поступает в конденсатор, где при постоянном давлении полностью конденсируется (обращается в жидкость), после чего адиабатно дросселируется до температуры t₄=t₁. Определить холодильный коэффициент установки, массовый расход фреона-12, а также теоретическую мощность привода компрессора, если холодильная мощность установки Q. Изобразите схему установки и ее цикл в Ts- и hs — диаграммах.

Данные для решения задачи выбрать из табл.3

Указание. Задачу решить с помощью таблиц параметров насыщенного пара фреона-12.

Таблица 3

Вариант	t₁, ºC	t₂, ºC	Q, кВт
07	-10	15	270

26.20 (Вариант 07) По горизонтально расположенной стальной трубе (λ=20 Вт/(м·К)) со скоростью ω течет вода, имеющая температуру t_в. Снаружи труба охлаждается окружающим воздухом, температура которого t_воз при давлении 0,1 МПа. Определить коэффициенты теплоотдачи α₁ и α₂ соответственно от воды к внутренней поверхности трубы и от ее наружной поверхности к воздуху, коэффициент теплопередачи и тепловой поток q_l, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр трубы равен d₁, внешний d₂. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 5.

Таблица 5 — Исходные данные

t_в, ºС	10·ω, м/c	t_возд, ºС	d₁, мм	d₂, мм
200	4,2	18	190	210

16.104 Определить индикаторную мощность N_i двухтактного двигателя внутреннего сгорания по его конструктивным параметрам и среднему индикаторному давлению. Значения диаметра цилиндра двигателя D, ход поршня s, угловую скорость коленчатого вала ω, число цилиндров z и среднее индикаторное давление p_i выбрать из табл. 31.

Таблица 31

Вариант 00
D, мм	S, мм	ω, мин^-1	z, шт	p_i, кПа
80	97	1800	4	850

Чем отличаются процессы приготовления горючей смеси и ее воспламенения в карбюраторных и дизельных двигателях?